ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
e-mail: info@metotech.ru

Обзор конструкционных материалов на основе сплавов хрома

В статье рассматриваются многочисленные сплава хрома, которые используются в качестве конструкционных материалов в различных отраслях промышленности.

Сплавам на основе Cr присущи такие специфические физико-химические свойства, как жаростойкость и жаропрочность, коррозионная стойкость в агрессивных жидкостях и газах, невысокая плотность, ряд других полезных свойств. Благодаря этому они находят широкое промышленное применение в качестве конструкционных материалов.

Общие характеристики

К конструкционным хромистым сплавам относят, в частности, композиции, содержащие, помимо Cr, также Ni, Si, Co, а также (в качестве легирующих добавок) Al, Мо, W, Mn, TiC и другие элементы Периодической таблицы. Рабочая температура таких сплавов может достигать 1500 °С.

Высокохромистые сплавы отличаются хорошей свариваемостью, не подвергаются охрупчиванию при длительной эксплуатации, практически все изделия из них являются ремонтопригодными, не нуждающимися в нанесении дополнительных защитных покрытий.

Сплавы хрома имеют высокие механические свойства: они устойчивы к воздействию термических напряжений при циклических сменах температурных режимов, технологичны по отношению к фасонному литью, штамповке горячим и холодным способами.

Хромосодержащие сплавы можно длительно эксплуатировать без нанесения защитного поверхностного слоя в температурном режиме до 1400 °С, кратковременно — до 1550 °С. Их применяют для изготовления нагревательных элементов, деталей, эксплуатируемых в потоке горячих газов и пара при циклических сменах температур (в диапазоне 600…1500 °С), КИПиА с набором особых физико-химических свойств, различных манипуляторов, узлов машин, штамповочных матриц и пуансонов, другого высокотехнологичного оборудования.

Наличие тех или иных свойств хромистых сплавов обусловлено химическим составом и процентным содержанием входящих химических элементов.

Сормайты

Сормайты — общее наименование ряда литых твёрдых высокоуглеродистых и высокохромистых сплавов на основе Fe, с высокой массовой долей Ni и Si.

Сормайты – эффективные наплавочные материалы (электроды марок Сормайт Т590, Т620, прутки ПР-С27 и др.), способные на порядок и более повышать степень износостойкости режущего инструмента и деталей различных механизмов, предназначенных для эксплуатации в условиях интенсивного абразивного износа, в т.ч. без смазки и в высокотемпературном режиме. Режущая способность сормайтов близка к стеллитам. Сормайты, таким образом, занимают промежуточную нишу между быстрорежущими сталями и категорией твёрдых металлокерамических сплавов.

Со второй половины ХХ в. по сегодняшний день одним из наиболее распространенных в отечественной и мировой металлургии является эвтектический хромистый сплав сормайт № 1, характеризуемый наивысшей степенью твердости (около 50 HRC) и близкий по структурному и химсоставу к группе белых чугунов. Содержание Cr – 25…31 %, C – 2,5…3,5 %, Si – 2,8…4,2 %, Ni – 3…5 %, Mn – до 1,5 % , S – до 0,8 %, P – до 0,08 % .

Стеллиты

Стеллиты (англ. Stellite) — группа износоустойчивых сверхтвёрдых сплавов системы Cr—Co с включением W и/или Мо. Массовая доля входящих в состав сплава элементов регламентируется сферой применения продукта той или иной конкретной марки. Ещё один важнейший компонент стеллитов всех марок – углерод, способный обеспечить особо высокую степень твёрдости благодаря образованию карбидной кристаллической структуры (по аналогии с высококачественными сталями, требуемые характеристики которых также во многом определяет процент содержания С).

Помимо высочайшей твердости, стеллиты характеризуются устойчивостью к воздействию коррозии, в т. ч. в агрессивных средах.

Основные марки стеллитов и их химический состав предствлены в таблице 1.

Различные марки стеллитов применяются в металлообрабатывающей промышленности для производства деталей, подверженных высоким нагрузкам на истирание: рабочих кромок режущего инструмента, облицовки каналов стволов и компонентов затворов автоматического огнестрельного оружия, упрочняющих армирующих покрытий деталей системы наддува и сёдел клапанов ДВС. Практикуется также использование стеллитов как элементов сварных конструкций (входные кромки) лопаток парогазовых турбин.

Кроме того, стеллиты применяются при изготовлении подшипников, оборудования для нефтегазодобычи, нефтехимической, химической, пищевой, стекольной и других промышленных отраслей.

Стеллиты

Сплавы данной группы могут применяться как литейным способом, (отливка износоустойчивых деталей различных механизмов), так и методом наварки/наплавки/напыления защитных покрытий с использованием стеллитовых прутков, электродов/сварочной проволоки, а также порошков. Параметры стеллитовых наплавочных прутков марок Пр-С27, Пр-В3К и Пр-В3К-Р регламентированы ГОСТ 21449-75.

Одна из самых востребованных и наиболее твердых марок стеллита – сплав, именуемый «видиа» (от нем «wie Diamant»), что в переводе на русский означает «уподобляемый алмазу». Данный материал применяют, в частности, для изготовления напаиваемых пластин-наконечников для перфораторных буров по бетонам/камню.

Сплавы группа нихромов

Нихро́м (от никель-хром) — категория хромосодержащих сплавов, включающих (в зависимости от марки и функционального назначения), 50…80 % Ni и 15…25 % Cr с добавками Mn, Si, Fe, Al. Сплавы данного состава имеют вид твердых растворов системы Ni-Сг на базе кристаллической решетки Ni.

Нихромы характеризуют высокие показатели плотности, теплоемкости и удельного электросопротивления (1,045—1,45 Ом·мм²/м), а также повышенный коэффициент пластичности и способность хорошо удерживать форму в готовых изделиях. Им также присуща высокая степень жаростойкости в агрессивных окислительных средах, например, в HNO3 (до 1300 °C). Наибольшую стойкость к воздействию азотнокислой среды проявляют нихромы, легированные Si, что обуславливает их широкое применение в нефтехимической и химической промышленности.

Нихром марки Х20Н80

Самый ликвидный сортамент нихрома, особенно в виде проволоки. Что касается нихромовых полуфабрикатов в виде ленты и полосы, то на рынке они востребованы в гораздо меньшей степени, хотя и более продаваемы в сравнении с прутковой и листовой продукцией.

Химический состав:

  • Ni – 72-80 %;
  • Cr – 18-20 %;
  • Si – 1,2 %;
  • Mn – 0,75 %);
  • прочее – Fe.

Допускается легирование сплава добавками редкоземельных металлов с целью повышения эксплуатационного ресурса.

Коэффициент удельного омического сопротивления составляет при 20 °C – 1,13 Ом·мм²/м, (при 1100 °C – 1,167 Ом·мм²/м). Показатель максимально допустимой рабочей температуры – 1250 °C, величина температуры плавления – 1400 °C.

Нихром марки Х15Н60 (ферронихром)

Содержит Ni – 60 %, Cr – 15 %, Fe – 25 %. Коэффициент удельного омического сопротивления составляет при 20 °C – 1,12 Ом·мм²/м, (при 1100 °C – 1,248 Ом·мм²/м). Показатель максимально допустимой рабочей температуры – 1125 °C, величина температуры плавления – 1390 °C.

Нихромы с содержанием Cr в пределах 25…30%, используют для производства лент и проволоки большого сечения. Для протяжки тонкой проволоки (Ø 0,01…0,30 мм) применяют марки нихрома более высокой пластичности, с содержанием Cr до 20 %.

Применение

Нихром – материал не дешевый, однако, с учетом присущих ему достоинств, фактор стоимости во многом нивелируется. Что, в свою очередь, обуславливает широкий спектр практического применения.

Использование нихрома, в частности, востребовано для:

  • производства элементов высокотемпературного нагрева электрических печей, в которых осуществляется обжиг и сушка;
  • изготовления электрических приборов теплового воздействия (медицинские электроскальпели, запальные свечи, комплекты для выжигания и т.д.);
  • выпуска деталей технических устройств, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах при высоких температурах, в которых нихром востребован как очень прочный жаростойкий и коррозиестойкий сплав (например, резисторные элементы, реостаты, термостаты и т.д.);
  • формирования подслоя и термостойкого защитного покрытия, наносимого способами термического напыления или наплавки;
  • производства термоэлементов испарительной аппаратуры.

Благодаря высокой пластичности нихром хорошо поддается таким видам обработки, как сварка, точение, волочение, прокатка, штамповка и др.

Нимоник (разновидность продуктов нихромовой группы)

Дисперсионно-твердеющие высокожаропрочные сплавы с никель-хромовой основой. Наиболее востребованной из них является марка Нимоник 80 – в состав которого включено ~80 % Ni и ~20 % Cr. Для повышения прочностных характеристик в сплав данного типа могут быть введены такие легирующие элементы, как Ti (2.0…2,5 %) и Al (1,2…1,5 %). Нимоник-80 в деформированном виде применяют для производства особенно прочных и устойчивых к износу лопаток газовых и паровых турбин, работающих в температурном режиме 780—880 °C. Аналоги сплава Нимоник-80 – жаропрочные хромоникелевые сплавы марок ЭИ437, ЭИ437А (ХН77ТЮ), а также и ЭИ437Б (ХН77ТЮР).

Нимоник

Инконель

К группе нихромов причисляют также семейство аустенитных хромоникелевых жаропрочных сплавов типа Инконель (Inconel) марок 600, 625, 690, 718, 750, МА758, способных не только сохранять высокую прочность в режиме повышенных температур, но также сопротивляться ползучести и проявлять коррозионную стойкость. Химический состав наиболее востребованных марок данного сплава отображен в таблице 2.

Из инконелей изготавливают детали машин и механизмов, эксплуатируемых в экстремальных условиях (газотурбинных двигателей, компрессоров, парогенераторов, аппаратуры для химической промышленности и т.д.).

Хроме́ль

Хромоникелевый сплав со следующим химсоставом:

  • Cr — 8,7…10 %;
  • Ni — 89…91 %;
  • Si, Cu, Мn, Co — примеси.

Сплав применяют, главным образом, для изготовления элементов термопар. Наиболее популярны термопары типа «хромель-алюмель» (ХА, согласно международной классификационной системе – тип К). Широко применяются также изделия типа «хромель-копель» (ХК, международное — тип L). Технические условия изготовления термопарной проволоки названных разновидностей регламентируются ГОСТ 1790—2016.

Алюмосодержащие хромистые сплавы

Хромаль (от хром-алюминий)

Общее наименование, которое имеет группа жаростойких сплавов на базе Fe, содержащих также Cr (17…30 %) и Al (4,5—6,0 %). Сплавы типа хромаль отличает уникальное сочетание повышенной жаростойкости (до 1450 °С) и высокого омического удельного сопротивления (1,3—1,5 мком⋅м). Температура плавления – 1500…1510 °С. Показатель удельной плотности 7,15…7,30 г/см3.

Хромали и нихромы, являются применяемыми в сходных технических отраслях конструкционными материалами, выпускаемыми, главным образом, как проволока и лента.

Хромали, в сравнении с нихромами, являются более жаростойкими, особенно в воздушной, водородной, а также содержащей S и C окислительной среде. Однако они более сложны в изготовлении и нуждаются в особом режиме эксплуатации, поскольку имеют относительно небольшую прочность при температурах > 1000 °С. Кроме того, хромали подвержены охрупчиванию под воздействием паров и окислов ряда распространённых химических элементов.

Отечественная промышленность производит хромали марок 0Х23Ю5А, 0Х27Ю5А и др. Наиболее популярные зарубежные хромалевые сплавы – кантал и мегапир.

Фехраль (от феррум-хром-алюминий)

Прецизионный сплав на базе Fe, включающий в свой состав набор следующих элементов:

  • Cr – 12…27 %;
  • Al – 3,5…5,5 %;
  • Si – 1 %;
  • Mn – 0,7 %;
  • прочее — Fe.

Фехраль устойчив к окислению в воздушной среде при высоких температурах. Характеризуясь высокой степенью твердости и хрупкости, плохо поддается обработке механическими способами. Имеет высокую степень удельного электросопротивления (1,2—1,3 Ом·мм²/м). Показатель удельной плотности – 7100…7300 кг/м³. Температура плавления ~ 1460 °C.

Как видим, сплавы хромаль и фехраль, при общей схожести химического состава, различаются по процентному содержанию Cr (соотв. 17…30 и 12…27 %) и Al (соотв. 4,5…6,0 и 3,5…5,5 % %). Это обуславливает различия в показателях удельного сопротивления (соотв. 1,3…1,5 и 1,2…1,3 Ом·мм²/м) и температуры плавления (соотв. 1500…1510 и 1450….1460 °C). Данные факторы, в свою очередь, влияют на спектр практического применения. Так, изделия из хромалей, в сравнении с фехралевыми аналогами, являются более устойчивыми к окислению в сернистой и углеродистой атмосфере и менее хрупкими.

Молибденосодержащие хромистые сплавы

Рене 41 (René 41)

Сплав на никелевой основе, жаропрочный.

Химический состав:

  • Cr – 18…22 %;
  • Mo – 9…11 %;
  • Co – 10-14%;
  • Al – 1.35…1.85 %;
  • Ti – 3.1…3.4%;
  • Fe – 0-5.5%;
  • Прочее – Ni с незначительными добавками B, С, Mn, Si, S, Cu.

Высокая степень прочности сохраняется в температурном интервале 650…1000 °C. Используется для изготовления компонентов реактивных двигателей и космических аппаратов, а также в иных промышленных сферах, где востребованы высокие прочностные характеристики, проявляемые в режиме экстремальных температур.

Комохром (от кобальт–молибден–хром)

Сплав Ni (62%), Cr (25%) и Mo (10%) с добавкой Со. Устойчив к воздействию длительных нагрузок в температурном режиме > 750 °С.

Благодаря сочетанию высоких эксплуатационных характеристик и нейтральности по отношению к тканям человеческого организма сплав комохром широко применяются в медицине, в частности, в стоматологии и ортодонтии, сфере протезирования суставов и мягких тканей, для изготовления хирургических инструментов.

"Метотехника"
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
       Rambler's Top100               Яндекс цитирования